Очищенный от примесей селенид олова оказался эффективным термоэлектриком
Ученые из Германии, Кореи и США сумели очистить селенид олова от примесей оксида олова и получить материал с рекордной термоэлектрической эффективностью. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
Термоэлектриками называют материалы, в которых под действием градиента температур возникает разность потенциалов. Все процессы производства и транспортировки сопровождаются потерей энергии, которая рассеивается в виде тепла, а с помощью термоэлектриков можно вернуть часть этой энергии, превратив ее в электричество. Однако, выбор эффективных и доступных термоэлектриков пока что весьма ограничен. Для оценки эффективности таких материалов используют безразмерный коэффициент ZT, вычисляемый по формуле: ZT=S2σT / κtot (где S — коэффициент Зеебека, σ — электропроводность, T — температура, a κtot — теплопроводность).
Чем
выше ZT,
тем
больше электроэнергии можно получить
с помощью термоэлектрического
преобразования.
В
2017
году Чон
Ин (In Chung) из
Сеульского университета и его коллеги выяснили,
что причина высокой
теплопроводности SnSe
в примесях оксидов
и гидроксидов
олова,
которые
аккумулируются на
границах зерен.
Теплопроводность
диоксида
олова SnO
Как
выяснили Чон
и его коллеги,
даже олово
с заявленной чистотой 99,999 процентов содержало
следы кислорода и при
реакции такого олова с селеном в качестве
побочного продукта образуется оксид
олова.
Для
очистки
металла
ученые
предложили такую процедуру: сначала
олово нагрели
в атмосфере водорода и аргона до 200
градусов Цельсия в течение шести часов,
а
затем помещали в вакуум и плавили при
температуре 1000 градусов Цельсия еще
шесть часов.
После
охлаждения и застывания на поверхности
олова появлялся
черный
налет — это и есть диоксид олова. Налет
аккуратно удаляли, а процедуру очистки
повторяли до тех пор, пока диоксид олова
не перестал появляться — всего
три раза.
После
этого из очищенного олова получали
селенид
олова и
еще раз нагрели его в атмосфере аргона
и водорода в течение шести часов.
При
этом чистота
селена на термоэлектрические свойства
продукта
почти
не влияла,
поэтому
для него никаких дополнительных очисток
не
проводили.
Наличие
диоксида олова контролировали с помощью
просвечивающей
растровой электронной микроскопии
и атомно-зондовой
томографии.
Как и ожидали ученые, удаление оксида олова помогло снизить теплопроводность — при температуре 500 градусов Цельсия неочищенный образец имел теплопроводность 0,38 ватта на метр на Кельвин, а очищенный — 0,23 ватта на метр на Кельвин. Образцы с натрием имели еще более низкую теплопроводность — рекорд составил 0,07 ватта на метр на Кельвин при температуре 510 градусов Цельсия. Чтобы подтвердить результаты последнего эксперимента, его повторили трижды — в Сеульском Университете, в Северо-Западном Университете в США, и на базе производителя приборов Netzsch в Германии.
После
этого авторам
нужно было
удостовериться, что их манипуляции с
селенидом олова не изменили
важные
свойства этого материала — коэффициент
Зеебека и электропроводность.
Все
оказалось в порядке: удаление
оксида олова никак на эти
параметры не
повлияло,
а
добавки
натрия
даже немного
улучшили электропроводность и
коэффициент Зеебека за счет понижения
уровня Ферми и увеличения эффективной
массы дырки.
Таким образом, поликристаллический SnSe c добавками натрия имеет высокий коэффициент Зеебека, высокую электропроводность и низкую теплопроводность и можно ожидать от него отличных термоэлектрических свойств. Так и оказалось: ZT нового материала доходит до 3,1 (при 510 градусах Цельсия) — на сегодняшний день это рекордная величина термоэлектрической эффективности. Авторы надеются, что селенид олова и материалы на его основе смогут стать более экологичной и эффективной заменой свинцовым термоэлектрикам.
Термоэлектрические
генераторы можно применять и
в носимых устройствах для
получения электроэнергии из тепла
человеческого тела.
В
феврале китайские
ученые создали
гнущийся
носимый
термоэлектрический генератор с эффектом
самовосстановления. Полупроводниковые
элементы
в
устройстве скреплены
гибкой
полимерной лентой,
а контакты
сделаны
из жидкого сплава на
основе галлия.
Наталия Самойлова
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Электропроводность на переменном токе пленок диоксида олова, модифицированных вакуумным отжигом
Issue Date Author Title Subject
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://elib.bsu.by/handle/123456789/182393
| Title: | Электропроводность на переменном токе пленок диоксида олова, модифицированных вакуумным отжигом |
| Other Titles: | AC conductivity of vacuum annealed tin dioxide films / V. |
| Authors: | Ксеневич, В. К. Горбачук, Н. И. Адамчук, Д. В. Wieck, A. |
| Keywords: | ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Физика |
| Issue Date: | 2017 |
| Publisher: | Минск: Изд. центр БГУ |
| Citation: | Взаимодействие излучений с твердым телом = Interaction of Radiation with Solids: материалы 12-й Междунар. конф., Минск, Беларусь, 19—22 сент. 2017 г. / редкол.: В.В. Углов (отв.ред.) [и др.]. — Минск: Изд. центр БГУ, 2017. — С. 253-255. |
| Abstract: | В работе представлены результаты исследования влияния температуры отжига в вакууме на проводимость на переменном токе поликристаллических пленок нестехиометрического SnO2. Электропроводность на переменном токе пленок SnO2, отожженных при температурах 300 – 800°C, измерялась в диапазоне частот 20 Гц – 2 МГц. Установлено, что в результате вакуумного отжига происходит изменение частотных зависимостей действительной и мнимой частей импеданса пленок. Предложены эквивалентные схемы замещения, которые описывают частотные зависимости импеданса пленок различного структурного и стехиометрического состава = Dependence of AC-conductivity of tin dioxide films from temperature of annealing in vacuum was presented in this work. In order to modify the structure and stoichiometric composition the films were subjected to the annealing in vacuum in temperature range from 300 to 800 °С. AC-conductivity of the films in the frequency range 20 Hz – 2 MHz were carried out. Variation in the frequency dependencies of the real and imaginary parts of the impedance of tin dioxide films was found to occur as a result of vacuum annealing. Equivalent circuits for describing the properties of films with various structure and stoichiometric composition were proposed |
| Description: | Секция 3. Модификация свойств материалов |
| URI: | http://elib.bsu.by/handle/123456789/182393 |
| ISBN: | 978-985-553-446-5 |
| Appears in Collections: | 2017. Взаимодействие излучений с твердым телом = Interaction of Radiation with Solids |
Show full item record Google Scholar
Найти подобные публикации
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Электропроводность олова (Sn) [& Цвет, Использование, Открытие … 2022
Электрический ток является одним из самых важных и практических открытий человечества. Чтобы иметь электрический поток, нам нужен материал с электропроводностью, такой как олово. Итак, какова электропроводность атома Sn?
Легкий концепт-арт twinmotion 2022 |…
Пожалуйста, включите JavaScript
Легкий концепт-арт twinmotion 2022 | Ammar Khan
Примечание. Узнайте больше об электропроводности здесь. 96/см Ом
Состояние при 20 °C
Твердое вещество
Применение
Используется в качестве покрытия для стальных банок, поскольку оно нетоксично и не вызывает коррозии.
Также в припое (33% Sn: 67% Pb), бронзе (20% Sn: 80% Cu) и олове. Фторид двухвалентного олова (SnF2), соединение олова и фтора, используется в некоторых зубных пастах.
Атомная масса
118,71
Узнайте больше об атомной массе.
Источники
В основном встречается в руде касситерит (SnO2) и станнин (Cu2FeSnS4).
Описание
Серебристо-белый, мягкий, ковкий и пластичный металл.
Атомный символ
Sn
Название Происхождение
Назван в честь этрусского бога Тинии; символ с латыни: stannum (олово).
Атомный номер
50
Узнайте больше об атомном номере.
Открытие
Кем обнаружено: Известно древним.
Год: Неизвестно
Местонахождение: Неизвестно
Хотите узнать больше деталей и данных об олове (Sn)? Проверьте мой полный список элементов.
Видео
У вас проблемы с пониманием основ атомарных элементов? В этом видео вы узнаете:
- Что такое элемент
- Что такое вещество
- Как выглядят элементы
- Как небольшое количество атомов может соединяться и образовывать совершенно разные вещества
Цветная периодическая таблица
Нужна редактируемая периодическая таблица для редактирования? Может быть, добавить школьный логотип, рабочую команду или что-нибудь еще, чтобы ваша газета выглядела круто?
Наряду с основной информацией об атоме / элементе (например, электропроводность олова и все другие атомные данные) он также содержит информацию с цветовой кодировкой о: состоянии (газ, жидкость или твердое тело при комнатной температуре), сведения о группах / сериях и многое другое. …
Как насчет стимула поделиться этим постом? (Вы поможете другим коллегам найти этот блог)
Загрузите и наслаждайтесь этой полной и цветной периодической таблицей, которую вы можете редактировать и наслаждаться.
Это редактируемый формат Excel или .ods (открытый).
[lock][Скачать excel ##download##]
[Скачать открытый формат .ods ##download##][/lock]
Цитирование
Когда вам нужно включить факт или часть информации в задание или эссе, вы также должны указать, где и как вы нашли эту информацию.
Это придает достоверность вашей статье и иногда требуется в высших учебных заведениях.
Чтобы облегчить себе жизнь (и цитирование), просто скопируйте и вставьте приведенную ниже информацию в свое задание или эссе:
Луз, Гелсон. «Электропроводность олова (Sn) [и цвет, использование, открытие …» Материалы. Gelsonluz.com. дд мммм. гггг.
Теперь замените дд, мммм и гггг на день, месяц и год, когда вы просматривали эту страницу. Также замените URL-адрес фактическим URL-адресом этой страницы (< и > остаются, хорошо?). Этот формат цитирования основан на MLA.
сообщить об этом объявлении
Введите что-нибудь и EnterIs Tin Conductive — Галерея цепей
Электропроводность олова составляет 8,7 (10,6 Сименс/м), что намного ниже, чем у серебра, меди, золота или алюминия.
Но является ли олово проводником? По сравнению с другими металлами, такими как свинец, углеродистая сталь и титан, олово обладает большей проводимостью.
Таким образом, вы можете рассматривать олово как хороший проводящий металл, который нельзя использовать в качестве имплантатов или в таких чувствительных приложениях. Наряду с тем, что олово является хорошим проводящим металлом, оно также имеет более высокое удельное электрическое сопротивление. Чтобы узнать больше о проводимости, удельном сопротивлении и других важных характеристиках олова, продолжайте читать.
Является проводником олова
Электропроводность любого металла относится к способности свободного потока электричества. И это называется обратной величиной удельного электрического сопротивления. Хотя олово может быть не таким благоприятным, как серебро, медь, золото или алюминий. Но в качестве проводника он работает более эффективно, чем некоторые другие металлы, такие как титан, свинец или углеродистая сталь.
Несмотря на то, что серебро обладает большей проводимостью, чем медь. Но все же медь более широко используется в проводниках из-за более приемлемой цены и некоторых других технических условий. В результате стандарт IACS (по которому выражается электропроводность различных материалов) основан на относительном измерении меди.
Международный стандарт на отожженную медь
Аббревиатура IACS относится к Международному стандарту на отожженную медь и обычно выражается в процентах.
Согласно этому конкретному измерению электропроводность меди считается равной 100%. А для серебра это 105%. Но это измерение не означает, что медь вообще не имеет удельного сопротивления. Конечно, это так. Но это всего лишь измерение, по которому классифицируются все остальные материалы с точки зрения проводимости.
Таким образом, чем выше этот процент, тем более проводящим является компонент. Что касается олова, то проводимость этого металла по сравнению с медью составляет около 15%.
Тогда как золото и алюминий имеют проводимость 70 и 61 соответственно. Кроме того, вы можете сравнить проводимость олова с такими металлами, как бронза (7-15%), сталь (3-15%) и железо (17%).
Свойства олова
Помимо IACS, Сименс/м является еще одним популярным параметром, с помощью которого измеряется электропроводность различных компонентов. Электропроводность олова в пересчете на Сименс/м составляет 8,7. И это снова намного меньше, чем у серебра, меди и золота, и сравнительно выше, чем у свинца, углеродистой стали и титана.
Что касается удельного электрического сопротивления, то оно составляет около 11,5 (10.Е-8 Ом·м). Однако теплопроводность олова составляет 67 Вт/м·К, что довольно мало по сравнению с другими металлами. И коэффициент теплового расширения для этого конкретного металла составляет 23,5·10E-6(K-1) при 100°C.
Является ли олово проводником или непроводником
Олово является одним из самых проводящих металлов, которые вы можете найти на элементарной таблице.
Хотя по сравнению с такими металлами, как медь и серебро, проводимость этого материала довольно низкая. С другой стороны, с проводимостью 8,7 (10,6 Сименс/м) олово является более проводящим, чем другие проводящие металлы, такие как свинец, сталь, титан и ртуть.
Но удельное электрическое сопротивление именно этого металла довольно велико по сравнению с медно-золотым или алюминиевым. Для олова удельное электрическое сопротивление равно 11,7 (10,Е-8 Ом·м). Хотя такие металлы, как титан, свинец, углеродистая сталь и бронза, имеют относительно большее удельное сопротивление, чем олово.
Является проводником олова
Несмотря на то, что олово не является проводящим материалом, как серебро и медь. Тем не менее, из-за низкой температуры плавления олово широко используется в качестве паяных соединений и соединений. Поскольку пайка была одним из самых удобных и экономичных способов выполнения электрических и механических соединений.
Так продолжалось десятилетиями и, вероятно, так будет и в будущем.
А олово было первым выбором наряду со свинцом для пайки с самого начала изобретения электричества. Но тогда были популярны два других варианта: бессвинцовый припой и припой из серебряного сплава.
Припой на основе свинца
Припой на основе свинца изготавливается из сплава олова и свинца. И этот сплав имеет сравнительно более низкую температуру плавления из-за олова. Поскольку большинство электрических компонентов подвержены тепловым проблемам. Сплавы на основе олова более предпочтительны по сравнению с другими металлами с высокой температурой плавления.
Олово хорошо проводит тепло
Температура плавления или разрушения олова составляет около 232 градусов Цельсия. Тогда как температура плавления меди составляет 1083 градуса по Цельсию. Таким образом, с точки зрения теплопроводности олово может быть не так хорошо, как медь. Но помимо того, что он менее реактивен и более пластичен, вы можете считать его хорошим проводником тепла.
Какова электропроводность олова
Электропроводность олова составляет 8,7 (10,6 Сименс/м), что составляет около 15% меди.
